- •Введение
- •Глава 1 структура и классификация полимеров
- •Классификация полимеров
- •1.2. Классификация полимеров по строению основной цепи
- •1.2.1. Гомоцепные полимеры
- •1.2.2. Гетероцепные полимеры
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава 2 методы получения полимеров
- •2.1. Полимеризация
- •2.1.1.Радикальная полимеризация
- •2.1.2. Ионная полимеризация
- •2.1.3. Аппаратно-технические способы проведения полимеризации
- •2.1.4. Пластмассы на основе полимеров, получаемых по реакции полимеризации
- •2.2. Поликонденсация
- •2.2.1. Классификация реакций поликонденсации
- •2.2.2. Аппаратно-технические способы проведения поликонденсации
- •2.2.3. Пластмассы на основе полимеров, получаемых по реакции поликонденсации
- •Глава 3 классификация пластмасс
- •3.1. Классификация пластмасс по структуре
- •3.2. Классификация пластмасс по физико-химическим свойствам
- •3.3. Классификация пластмасс по отношению к нагреванию
- •3.4. Классификация пластмасс по эксплуатационным свойствам
- •Глава 4 основные технологии переработки пластмасс
- •4.1 Технологические свойства пластмасс
- •4.2. Основные технологии переработки пластмасс
- •4.2.1. Прессование
- •4.2.2. Литье
- •4.2.3.Формование
- •4.3.4. Экструзия
- •4.3.5. Каландрование
- •4.3.6. Вспенивание
- •4.3.7. Армирование
- •4.3.8. Прядение волокон
- •Глава 5 утилизация полимерных отходов
- •5.1. Классификация полимерных отходов
- •5.2. Технологические методы устранения полимерных отходов
- •5.2.1. Уничтожение полимерных отходов
- •5.2.2. Утилизация полимерных отходов
- •5.2.2.1. Подготовка полимерных отходов для вторичной переработки.
- •Глава 6 вторичная переработка отдельных видов полимерных отходов
- •6.1. Вторичная переработка полиолефинов
- •6.2. Вторичная переработка полипропилена
- •6.3. Вторичная переработка поливинилхлорида
- •6.4. Вторичная переработка полиэтилентерефталата
- •6.5. Вторичная переработка полистирола
- •6.6. Вторичная переработка полиамидов
- •6.7. Экологическая маркировка при утилизации вторичного
- •Заключение
- •Экспресс-методы определения природы пластмасс
- •Классификация пластмасс и их применение
- •2. Определения природы пластмасс на основе анализа
- •2.1 Определение природы полимера по внешним признакам
- •2.2. Определение природы полимера по плотности
- •2.3. Определения природы полимера методом сжигания
- •3. Определения природы полимера по химической стойкости
- •3.1. Методика определения химической стойкости
- •4. Определения твердости пластмасс.
- •Общие характеристики пластмасс.
- •Практическая идентификация пластмасс
- •1. Упрощенная оценка
- •2. Уточненная идентификация пластмасс
- •Современные методы анализа полимеров
4.3.8. Прядение волокон
Полимерные волокна получают в процессе, называемом прядением. Существуют три принципиально различных метода прядения: прядение из расплава, сухое и мокрое прядение. В процессе прядения из расплава полимер находится в расплавленном состоянии, а в других случаях - в виде растворов. Однако во всех этих случаях полимер, в расплавленном или растворенном состоянии, протекает через многоканальный мундштук, представляющий собой пластину с очень мелкими отверстиями для выхода волокон.
Прядение из расплава. В своей простейшей форме процесс прядения из расплава может быть представлен следующим образом. Первоначально полимерные чешуйки расплавляют на нагретой решетке, превращая полимер в вязкую подвижную жидкость. Иногда в процессе нагревания происходит образование комков вследствие протекания процессов сшивания или термической деструкции. Эти комки могут быть легко удалены из горячего полимерного расплава пропусканием через систему блок-фильтров. Кроме того, для предотвращения окислительной деструкции расплав следует защищать от кислорода воздуха. Это достигается в основном созданием вокруг расплава полимера инертной атмосферы азота, СО2 и водяного пара. Дозирующий насос подает расплав полимера с постоянной скоростью на многоканальный мундштук (фильеру). Расплав полимера проходит через систему мелких отверстий мундштука и выходит оттуда в виде непрерывных и очень тонких мононитей. При контакте с холодным воздухом происходит мгновенное затвердевание волокон, выходящих из фильер. Процессы охлаждения и отвердения могут быть в значительной мере ускорены при обдувке холодным воздухом. Выходящие из фильер твердые мононити наматываются на катушки.
Важная особенность, которую следует учитывать в процессе прядения из расплава, заключается в том, что диаметр мононити в значительной степени зависит от скорости, с которой расплавленный полимер проходит через фильеру, и от скорости, с которой мононить вытягивают из фильеры и сматывают на катушки.
Сухое прядение. Большое количество таких традиционных полимеров, как ПВХ или полиакрилонитрил, перерабатывают в волокна в крупных масштабах в процессе сухого прядения. Суть этого процесса показана на рис.17.
Рис.17. Схематическое изображение процессов сухого прядения (а) и прядения из расплава (б)
1 — загрузочная воронка; 2 — полимерные чешуйки; 3 — нагретая решетка; 4 — горячий полимер; 5 — дозирующий насос; б — расплав; 7— многоканальный мундштук, 8 — свежеспряденное волокно; 9 — катушка; 10 — раствор полимера; 11 — фильтр;12 — дозирующий насос; 13 — многоканальный мундштук; 14 — свежеспряденное волокно; 15 — на катушку
Полимер растворяют в соответствующем растворителе с образованием высококонцентрированного раствора. Вязкость раствора регулируют увеличением температуры. Горячий вязкий раствор полимера продавливают через фильеры, получая, таким образом, тонкие непрерывные струйки. Волокно из этих струек образуется при простом испарении растворителя. Испарение растворителя может быть ускорено путем обдувания встречным потоком сухого азота. Волокна, образующиеся из раствора полимера, в конце наматывают на катушки.
Мокрое прядение. При мокром прядении, как и при сухом, используют сильно концентрированные полимерные растворы, высокую вязкость которых удается понизить повышением температуры прядения. Детально процесс мокрого прядения показан на рис.18.
Рис.18. Схематическое изображение процесса мокрого прядения.
1 — раствор полимера; 2 — фильтр; 3 — дозирующий насос; 4 — многоканальный мундштук; 5 — осадитель; 6 — свежеспряденное волокно; 7 — ванна для коагуляции и осаждения; 8 — ванна для промывки; 9 — сушка; 10 — на катушку
В процессе мокрого прядения происходит переработка вязкого раствора полимера в тонкие струнки при пропускании через фильеры. Затем эти полимерные струйки попадают в коагуляционную ванну с осадителем, где и происходит высаживание полимера из раствора в виде тонких нитей, которые после промывки, сушки собирают на катушках. Иногда в процессе мокрого прядения вместо непрерывных нитей образуются комки, что происходит в результате обрыва вытекающей из фильеры струйки под действием сил поверхностного натяжения.
Этого удается избежать при увеличении вязкости полимерного раствора. Коагуляция, которая является лимитирующей стадией мокрого прядения, процесс довольно медленный, чем и объясняется низкая, по сравнению с другими, скорость прядения раствора, равная 50 м/мин. В промышленности процесс мокрого прядения используют для получения волокон из полиакрилонитрила, целлюлозы, вискозного волокна и т. д.
Для улучшения полезных свойств волокон их часто подвергают дополнительной специальной обработке: очистке, смазке, проклейке, крашению и т. д.
Вопросы для самопроверки
Перечислите основные технологические свойства пластмасс.
На чем основан метод прессования?
Какие виды литья используют для получения пластмасс?
Какие изделия получают по технологии формования?
В чем преимущество экструзии по сравнению с другими методами получения пластмасс?
В чем сущность процесса каландрования?
Какими особыми свойствами обладают вспененные полимеры?
Перечислите основные методы армирования.